newyddion

Yn ddibynnol yn hir ar ddeunyddiau ffibr carbon thermoset ar gyfer gwneud rhannau strwythurol cyfansawdd cryf iawn ar gyfer awyrennau, mae OEMs awyrofod bellach yn cofleidio dosbarth arall o ddeunyddiau ffibr-carbon gan fod datblygiadau technolegol yn addo cynhyrchu rhannau newydd nad ydynt yn thermoset yn awtomataidd ar nifer newydd, cost isel, a chost isel, a chost isel, a chost isel, a chost isel, a chost isel, a chost isel, a chost isel isel, a chost isel, a chost isel, a chost isel, a chost isel isel, a chost isel, a pwysau ysgafnach.

Er bod deunyddiau cyfansawdd ffibr carbon thermoplastig “wedi bod o gwmpas amser hir,” dim ond yn ddiweddar y gallai gweithgynhyrchwyr awyrofod ystyried eu defnydd eang wrth wneud rhannau awyrennau, gan gynnwys cydrannau strwythurol cynradd, meddai Stephane Dion, peirianneg VP yn uned strwythurau datblygedig Awyrpace Collins.

Mae cyfansoddion ffibr carbon thermoplastig o bosibl yn cynnig OEMs awyrofod sawl mantais dros gyfansoddion thermoset, ond tan yn ddiweddar ni allai gweithgynhyrchwyr wneud rhannau allan o gyfansoddion thermoplastig ar gyfraddau uchel ac am gost isel, meddai.

Yn ystod y pum mlynedd diwethaf, mae OEMs wedi dechrau edrych y tu hwnt i wneud rhannau o ddeunyddiau thermoset fel cyflwr gwyddoniaeth weithgynhyrchu rhan gyfansawdd ffibr carbon a ddatblygwyd, yn gyntaf i ddefnyddio technegau trwyth resin a mowldio trosglwyddo resin (RTM) i wneud rhannau awyrennau, ac yna yna i gyflogi cyfansoddion thermoplastig.

Mae GKN Aerospace wedi buddsoddi'n helaeth mewn datblygu ei dechnoleg trwytho resin a RTM ar gyfer cynhyrchu cydrannau strwythurol awyrennau mawr yn fforddiadwy ac ar gyfraddau uchel. Erbyn hyn mae GKN yn gwneud spar adain gyfansawdd un darn o hyd, un darn gan ddefnyddio gweithgynhyrchu trwyth resin, yn ôl Max Brown, VP o dechnoleg ar gyfer Menter Technolegau Uwch Horizon 3 Aerospace GKN Aerospace.

Mae buddsoddiadau gweithgynhyrchu cyfansawdd trwm OEMs yn ystod yr ychydig flynyddoedd diwethaf hefyd wedi cynnwys gwariant yn strategol ar ddatblygu galluoedd i ganiatáu gweithgynhyrchu cyfaint uchel o rannau thermoplastig, yn ôl Dion.

Mae'r gwahaniaeth mwyaf nodedig rhwng thermoset a deunyddiau thermoplastig yn gorwedd yn y ffaith bod yn rhaid cadw deunyddiau thermoset mewn storfa oer cyn cael eu siapio yn rhannau, ac ar ôl eu siapio, rhaid i ran thermoset gael ei halltu am oriau lawer mewn awtoclaf. Mae angen llawer iawn o ynni ac amser ar y prosesau, ac felly mae costau cynhyrchu rhannau thermoset yn tueddu i aros yn uchel.

Mae halltu yn newid strwythur moleciwlaidd cyfansawdd thermoset yn anadferadwy, gan roi'r cryfder i'r rhan. Fodd bynnag, ar y cam cyfredol o ddatblygiad technolegol, mae halltu hefyd yn golygu bod y deunydd yn rhan sy'n anaddas i'w ailddefnyddio mewn cydran strwythurol sylfaenol.

Fodd bynnag, nid oes angen storio na phobi oer ar ddeunyddiau thermoplastig wrth eu gwneud yn rhannau, yn ôl Dion. Gellir eu stampio i siâp terfynol rhan syml - mae pob braced ar gyfer y fframiau fuselage yn yr Airbus A350 yn rhan gyfansawdd thermoplastig - neu i gam canolraddol o gydran fwy cymhleth.

Gellir weldio deunyddiau thermoplastig gyda'i gilydd mewn sawl ffordd, gan ganiatáu i rannau cymhleth, siâp uchel gael eu gwneud o is-strwythurau syml. Heddiw defnyddir weldio sefydlu yn bennaf, sydd ond yn caniatáu i rannau trwch gwastad, cyson gael eu gwneud o is-rannau, yn ôl Dion. Fodd bynnag, mae Collins yn datblygu technegau dirgryniad a weldio ffrithiant ar gyfer ymuno â rhannau thermoplastig, sydd unwaith yn ardystiedig yn disgwyl y bydd yn y pen draw yn caniatáu iddo gynhyrchu “strwythurau cymhleth gwirioneddol ddatblygedig,” meddai.

Mae'r gallu i weldio deunyddiau thermoplastig i wneud strwythurau cymhleth yn caniatáu i weithgynhyrchwyr wneud i ffwrdd â'r sgriwiau metel, y caewyr, a cholfachau sy'n ofynnol gan rannau thermoset ar gyfer ymuno a phlygu, a thrwy hynny greu budd lleihau pwysau o tua 10 y cant, amcangyfrifon brown.

Yn dal i fod, mae cyfansoddion thermoplastig yn bondio'n well i fetelau na chyfansoddion thermoset, yn ôl Brown. Er bod Ymchwil a Datblygu diwydiannol sydd â'r nod o ddatblygu cymwysiadau ymarferol ar gyfer yr eiddo thermoplastig hwnnw yn parhau i fod “ar lefel parodrwydd technoleg aeddfedrwydd cynnar,” gallai adael i beirianwyr awyrofod ddylunio cydrannau sy'n cynnwys strwythurau integredig thermoplastig a metel hybrid.

Gallai un cais posib, er enghraifft, fod yn sedd teithiwr un darn, cwmni hedfan ysgafn, sy'n cynnwys yr holl gylchedwaith metel sydd ei angen ar gyfer y rhyngwyneb a ddefnyddir gan y teithiwr i ddewis a rheoli ei opsiynau adloniant goleuo, goleuadau sedd, ffan uwchben , Ail -leinio sedd a reolir yn electronig, didwylledd cysgod ffenestri, a swyddogaethau eraill.

Yn wahanol i ddeunyddiau thermoset, sydd angen halltu i gynhyrchu'r stiffrwydd, y cryfder a'r siâp sy'n ofynnol o'r rhannau y maent yn cael eu gwneud, nid yw strwythurau moleciwlaidd deunyddiau cyfansawdd thermoplastig yn newid pan fyddant wedi'u gwneud yn rhannau, yn ôl Dion.

O ganlyniad, mae deunyddiau thermoplastig yn gwrthsefyll llawer mwy o doriad ar effaith na deunyddiau thermoset wrth gynnig caledwch a chryfder strwythurol tebyg, os nad cryfach. “Felly gallwch chi ddylunio [rhannau] i fesuryddion llawer teneuach,” meddai Dion, sy'n golygu bod rhannau thermoplastig .

Dylai ailgylchu rhannau thermoplastig hefyd fod yn broses symlach na rhannau thermoset ailgylchu. Ar gyflwr presennol technoleg (ac am beth amser i ddod), mae'r newidiadau anadferadwy yn y strwythur moleciwlaidd a gynhyrchir trwy wella deunyddiau thermoset yn atal defnyddio deunydd wedi'i ailgylchu i wneud rhannau newydd o gryfder cyfatebol.

Mae ailgylchu rhannau thermoset yn cynnwys malu’r ffibrau carbon yn y deunydd yn hyd bach a llosgi’r gymysgedd ffibr-ac-resin cyn ei ailbrosesu. Mae'r deunydd a gafwyd ar gyfer ailbrosesu yn strwythurol wannach na'r deunydd thermoset y cafodd y rhan wedi'i ailgylchu ohono, felly mae ailgylchu rhannau thermoset yn rhai newydd fel arfer yn troi “strwythur eilaidd yn un trydyddol,” meddai Brown.

Ar y llaw arall, oherwydd nad yw strwythurau moleciwlaidd rhannau thermoplastig yn newid yn y prosesau gweithgynhyrchu rhannau ac ymuno â rhannau, gellir eu toddi i lawr i ffurf hylif a'u hailbrosesu i rannau mor gryf â'r rhai gwreiddiol, yn ôl Dion.

Gall dylunwyr awyrennau ddewis o ddetholiad eang o wahanol ddeunyddiau thermoplastig sydd ar gael i ddewis ohonynt wrth ddylunio a gweithgynhyrchu rhannau. Mae “ystod eithaf eang o resinau” ar gael lle gellir ymgorffori ffilamentau ffibr carbon un dimensiwn neu wehyddion dau ddimensiwn, gan gynhyrchu gwahanol briodweddau materol, meddai Dion. “Y resinau mwyaf cyffrous yw'r resinau toddi isel,” sy'n toddi ar dymheredd cymharol isel ac felly gellir eu siapio a'u ffurfio ar dymheredd is.

Mae gwahanol ddosbarthiadau o thermoplastigion hefyd yn cynnig gwahanol briodweddau stiffrwydd (uchel, canolig ac isel) ac ansawdd cyffredinol, yn ôl Dion. Mae'r resinau o'r ansawdd uchaf yn costio fwyaf, ac mae fforddiadwyedd yn cynrychioli sawdl Achilles ar gyfer thermoplastigion o'i gymharu â deunyddiau thermoset. Yn nodweddiadol, maent yn costio mwy na thermosets, a rhaid i weithgynhyrchwyr awyrennau ystyried y ffaith honno yn eu cyfrifiadau dylunio cost/budd -dal, meddai Brown.

Yn rhannol am y rheswm hwnnw, bydd Awyrofod GKN ac eraill yn parhau i ganolbwyntio fwyaf ar ddeunyddiau thermoset wrth weithgynhyrchu rhannau strwythurol mawr ar gyfer awyrennau. Maent eisoes yn defnyddio deunyddiau thermoplastig yn eang wrth wneud rhannau strwythurol llai fel empennages, rudders, ac anrheithwyr. Yn fuan, fodd bynnag, pan fydd gweithgynhyrchu cyfaint uchel, cost isel o rannau thermoplastig ysgafn yn dod yn arferol, bydd gweithgynhyrchwyr yn eu defnyddio'n llawer ehangach-yn enwedig ym marchnad gynyddol Evtol UAM, daeth Dion i'r casgliad.

dod o ainonline